JP6238201B2 - 電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、商用電源で作動し、停電時には電池によって作動させることのできる電気機器の改良に関する。

従来、電池によって作動する電気機器は、消耗した電池による液漏れを予防するための保護機能が搭載されていることがある。そのような保護機能に関する従来技術として例えば次の特許文献１がある。この文献には、電気機器において、負荷回路と並列に電池電圧検出回路を接続し、その電池電圧検出回路によって電池電圧の極端な低下が検出されたときには、電池の給電路に介在させたスイッチング回路を遮断することが記載されている。

特開昭55-014607号公報

前記特許文献１に記載されているような電気機器は、通常は電池の給電路が接続状態に保たれており、電池の給電路が遮断された状態では作動しないので、ユーザは電池切れを認識することができる。
しかし、通常時は商用電源で作動し、停電時は電池によって作動させることのできる電気機器の場合、通常時に電池が装着されたとしても商用電源で作動する。そして、停電中に電池が装着されるとその電池で作動するが、停電復帰すれば再び商用電源で作動する状態に復帰する。その結果、停電時に装着された電池が電気接続されたままの状態にされ、その電池の液漏れが生じて電気機器を損傷してしまう事態が容易に予想される。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、前記のような電気機器において、停電時に機器に装着された電池が電気接続されたままの状態にならないようにして、電池の液漏れによる電気機器の損傷を予防することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電気機器は、商用電源に接続される直流電源回路と、電源電池の電池装着部とを備えた電気機器において、前記電池装着部に装着された電源電池を検知する電池検知部と、人感センサと、商用電源の停電復帰後に、電源電池が前記電池装着部に装着されたままであれば、前記人感センサが人体を検知したときに電源電池の取り外しを促す警告を出力する電池警告部とを備えたものである。

本発明において前記電気機器は、停電中に操作されて電源電池の給電路を接続する停電スイッチと、前記給電路を自動的に遮断する給電路制御部とを更に備え、前記電池検知部は、前記電池装着部に装着された電源電池を物理的に検知する検知スイッチで構成されてもよい。

あるいは前記電気機器は、停電中に操作されて電源電池の給電路を接続にする停電スイッチと、前記給電路を自動的に接続及び遮断する給電路制御部とを更に備え、前記電池検知部は、前記給電路を接続状態として電池電圧を検知する構成とされてもよい。

前記電気機器は、該電気機器の起動時から所定時間が経過したときに、商用電源の停電復帰を判断する電源復帰判断部を更に備えてもよい。

前記電気機器は、便器装置であり、前記停電スイッチが操作されると、排水機構を構成するターントラップが作動するようにしてもよい。

本発明に係る電気機器では、商用電源の停電復帰後に、電源電池が電池装着部に装着されたままであれば、電源電池の取り外しを促す警告を出力するので、電池が電気接続されたままの状態にならないようにして、電池の液漏れによる電気機器の損傷が予防できる。

本発明の実施形態の一例とされる電気機器の基本的な全体回路図である。 同実施形態の変形例とされる電気機器の基本的な全体回路図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、検知スイッチで構成された電池検知部の動作原理を、電池装着部から電池が取り外された状態、電池が装着された状態について説明する概念図である。 同実施形態の他の変形例とされる電気機器の基本的な全体回路図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ電界効果トランジスタで構成された電池検知部、シャントレギュレータで構成された電池検知部を説明する回路図である。 電気機器の一例とされる便器装置の基本的な全体回路図である。 （ａ）、（ｂ）はいずれも図６に示した便器装置の具体的な構成、作用を説明する縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態にかかる電気機器は、電池装着部を有し、通常時は商用電源で作動し、停電時にはその電池装着部に装着された電池によって作動させられる電気機器を想定している。例えば電気機器が便器装置であれば、停電時でも電池を装着することによって、電動で排水できると安心である。なおここで云う電池は停電時用の電源電池である。

図１は、本実施形態の一例とされる電気機器の基本的な全体構成を示している。電気機器１は、図示のように、商用電源に接続される直流電源回路１１と、電池３が装着される電池装着部１２とを備える。電池装着部１２の構成は特に制限されない。例えば電気機器１の筐体の外表面に電池３を装着するための凹部が露出して形成されていてもよいし、その凹部に蓋等を被せるようにしたものでもよい。要するに停電したときにユーザが電池３を簡単に装着できるようになっていればよい。電池装着部１２から導出された給電路１３は、逆流防止用ダイオード１４を経て直流電源回路１１の出力部に接続されている。本発明に係る要素として、電池装着部１２に装着された電池３を検知する電池検知部１５と、商用電源の停電復帰後に、電池３が電池装着部１２に装着されたままであれば、電池３の取り外しを促す警告を出力する電池警告部１６が設けられている。

電気機器１は、更に、マイコン等で構成され機器全体を制御する制御部１７と、制御部１７に低電圧電源を供給する降圧回路１８と、電気機器１の機能を実行する負荷部１９と、その機能の指令操作を受け付ける操作部（図示なし）とが設けられている。低電圧検知部２０は、電池３の電圧低下を検知するための回路である。停電中に電池３の電圧低下が検知されたときには警告を発するとよい。

負荷部１９は、電気機器１の機能を実現する要素であって、その中身は機器の種別によって異なるが、基本的には各種アクチュレータ、センサ、アンプ等からなると考えられる。

電池検知部１５の構成は特に制限されない。例えば電池検知部１５は、電池装着部１２に装着された電池３を、物理的に検知する構成としてもよいし、電気的に検知する構成としてもよい。

電池警告部１６の構成も特に制限されない。例えば、電気機器１に人感センサ等を設け、電池警告部１６は、人体を検知したときに、電池３の取り外しを促す警告として、ブザー音を鳴動させてもよいし、音声メッセージを発してもよい。このようなブザー音や音声メッセージは、電気機器１から電池３が取り外されるまで定期的に繰り返してもよいし、停電復帰後に、大音量で一度だけ行うようにしてもよい。また電池３の取り外しを促す警告として、電気機器１から電池３が取り外されるまで、警告ランプ等を点滅させてもよい。あるいは、電池３が取り外されるまで、電気機器１の機能の一部が制限されるようにしてもよい。

電気機器１からこのような警告を発すれば、停電時に電子機器に装着された電池３が電気機器１に入れっぱなしのまま放置されることがなくなり、電池３が電気接続されたままの状態にならないようにして、電池３の液漏れによる電気機器１の損傷が予防できる。

電気機器１は、停電復帰後に電池３の取り外しを促す警告を自動的に出力するため、停電復帰を認識する必要がある。より正確には、電気機器１は、停電復帰の事象そのものを判断するのが望ましいが、現時点で商用電源を受けて動作しているか否かを判別してもよい。

電気機器１が商用電源を受けて動作しているか否かを判別する方法としては、電気的な方法と、ソフトウェア的な方法がある。いずれの方法であっても、制御部１７が電源復帰判断部として機能する。

電気的な方法の一例として、直流電源回路１１よりも低い電圧レベルを出力する電池を採用し、制御部１７は、電圧検知素子等によって、給電路１３の電圧のレベルを検知して、商用電源を受けて動作しているか否かを判別することが考えられる。この場合、電気機器１は、停電復帰の判断をいつでも行うことができるが、電圧検知素子のコストを要する。

一方、ソフトウェア的な方法の一例として、制御部１７は、起動時から所定時間が経過したときに、その時間経過を以て停電復帰を判断することが考えられる。この方法は、停電中には、ユーザの操作によって電気機器１が起動され、所定の機能を実行した後は、ユーザの操作又は自動的に電源オフとされる構成の電気機器１に適している。またこの方法は電圧検知素子等を必要としないのでコスト面に優れる。

電気機器１は、停電スイッチ２１が設けられている。停電スイッチ２１はａ接点を有し、かつリレー素子２２のａ接点を制御するように配線されている。すなわち停電中に停電スイッチ２１が操作されると、その操作の間だけ、電池３の給電路１３がリレー素子２２によって接続される。これに対して、電気機器１が商用電源を受けて動作しているときは、その機能を実行した後でも、直流電源回路１１は停止しないと想定すれば、その機能の終了から所定時間が経過したときに、その時間経過を以て停電復帰を判断することは、合理的である。このような停電スイッチ２１を設けておけば、電気機器１の非使用時に電池３の放電が抑えられるので、液漏れする可能性が更に低くなる。

なお、このような停電スイッチ２１を設けた場合でも、電圧検知素子等によって、給電路１３の電圧レベルを検知して、商用電源を受けて動作しているか否かを判別してもよい。

図２は、実施形態の変形例とされる電気機器の基本的な全体構成を示している。図１に示したものに共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。

図１のものとの相違点は、停電スイッチ２１の操作によって接続状態とされた給電路１３を自動的に遮断する給電路制御部２３が設けられている点である。給電路制御部２３は、停電スイッチ２１に並列にトランジスタ素子を設けて構成してもよい。そのトランジスタ素子は制御部１７によってオン、オフ制御される。すなわち給電路制御部２３は、停電スイッチ２１の操作によって電気機器１が起動されるとオン制御され、停電スイッチ２１が戻された後でも給電路１３を接続状態のまま保つことができる。制御部１７は、停電スイッチ２１の操作によって起動されると、給電路制御部２３をオン制御しながら所定の機能を実行させ、その機能が終了すれば、給電路制御部２３をオフ制御する。これによって電池３の給電路１３が遮断される。このような給電路制御部２３を設ければ、ユーザは、目的の機能が終了されるまで停電スイッチ２１を操作し続けなくてもよくなるので、電気機器１の使い勝手が向上する。

またこの変形例では、電池検知部１５は検知スイッチによって構成され、電池装着部１２に装着された電池３を物理的に検知するようになっている。そのような電池検知部１５の具体的な構成及び作用を図３（ａ）、（ｂ）に示す。

図３（ａ）は、電池検知部として検知スイッチが固定された電池装着部を概念的に示している。検知スイッチ１５ａは、その作動片が電池装着部１２の枠部から内側に突出するように固定されている。電池３は装着されておらず、このとき検知スイッチ１５ａはオフ状態である。

図３（ｂ）は、電池が装着された電池装着部１２を概念的に示している。このとき検知スイッチ１５ａの作動片が電池３によって押し込まれ、これによって検知スイッチ１５ａはオン状態になる。制御部１７は検知スイッチ１５ａの状態を電気的に読み取ることで電池３を検知する。

このような構成とすれば、電池３の給電路１３が遮断されている状態であっても、電池３を検知することが可能なので、その検知のための制御プログラムが簡略化できる。また電池電圧に関係なく電池３を検知するので、放電しきった電池３でも確実に検知できる。

図４は、実施形態の他の変形例とされる電気機器の基本的な全体構成を示している。図１に示したものに共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。

電気機器１には、前記変形例に類似した給電路制御部２３が設けられている。すなわちここでの給電路制御部２３は、給電路１３を自動的に接続、遮断する。

この変形例は、電池検知部１５が電圧検知素子で構成される点が特徴である。電圧検知素子は、接続状態とされた給電路１３から電池３の電源を受けて動作して、電池電圧を検知する。このような構成とすれば、電圧検知素子には前記のような検知スイッチよりも安価なものがあることから、電気機器１の製造コストが抑えられる。ただしこの場合、給電路１３が接続状態にされないと電池電圧が検知できないので、制御部１７は、商用電源の停電復帰後、給電路制御部２３によって給電路１３を定期的に接続状態にして電池３を検知するとよい。

図５（ａ）、（ｂ）は、電圧検知素子で構成された電池検知部の２つの具体例である。

図５（ａ）に示す電池検知部１５は、エンハンスメント型電界効果トランジスタで構成されている。電界効果トランジスタ１５ｂのソース端子は接地され、ゲート端子は電池に接続され、ドレイン端子は抵抗素子１５ｃを介して給電路１３に接続されている。給電路１３に電源が印加されている状態で、電池電圧が電界効果トランジスタ１５ｂの閾値電圧よりも高ければ、電界効果トランジスタ１５ｂはオン状態となり、ドレイン端子はローレベルになる。一方、電池電圧が電界効果トランジスタ１５ｂの閾値電圧よりも低ければ、電界効果トランジスタ１５ｂはオフ状態のままであり、ドレイン端子ハイレベルになる。制御部１７は、そのようなドレイン端子の電圧レベルを読み取って電池３を検知する。

図５（ｂ）に示す電池検知部１５はシャントレギュレータＩＣで構成されている。シャントレギュレータＩＣ１５ｄのアノード端子は接地され、ＲＥＦ端子は電池３に接続され、カソード端子は抵抗素子１５ｃを介して給電路１３に接続されている。給電路１３に電源が印加されている状態で、電池電圧がシャントレギュレータＩＣ１５ｄの内部基準電圧よりも高ければ、カソード端子の電圧はハイレベルになる。一方、電池電圧がシャントレギュレータＩＣ１５ｄの内部基準電圧よりも低ければ、カソード端子の電圧はローレベルになる。制御部１７は、そのようなカソード端子の電圧レベルを読み取って電池３を検知する。

図６は、本発明を適用した便器装置の要部構成を示している。便器装置１Ａは本発明に係る電気機器の一例であり、商用電源によって洗浄、排水、シャワー、便座保温等の負荷部を動作させる基本構成になっている。図１に示したものに共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。

負荷部の代表として、排水機構１９ａを示している。排水機構１９ａは、ターントラップ１９ｂやその駆動源となるモータ等（図示なし）で構成される。操作部２４は、排水スイッチ、シャワースイッチ、シャワー温度調節スイッチ、便座ヒータースイッチ、便座温度調節スイッチ等を有する（図示なし）。

便器装置１Ａは、停電中でも、ユーザが電池装着部１２に所定の電池３を装着すれば、排水機構１９ａを作動できるようになっている。電池３は、停電復帰後に取り外せばよい。本発明では、その取り外し忘れを防止すべく、電池警告部１６から、電池３の取り外しを促す警告を出力させる。これにより電池３の液漏れによる便器装置１Ａの損傷が防がれる。

図７（ａ）−（ｂ）の縦断面図はいずれも便器装置を側方から見たときのものであって、図７（ａ）は排水待機中の状態を示し、図７（ｂ）は排水時の状態を示している。これらの図では、便座８、蓋部等は省略している。

便器装置１Ａは洋式であって、便器本体１ａの上面には、便を受けるボウル部１ｂが開口しており、その後方には（図では右側）、汚水を排出するための排水機構１９ａと、ボウル部１ｂに水道水を注水するための注水機構１９ｃとが設けられている。

排水機構１９ａは、ボウル部１ｂの後方に設けられた排水口１９ｄと下水口１９ｅとの間に介在しており、気密壁１９ｆとターントラップ１９ｂとを備えている。

ターントラップ１９ｂは、柔軟な樹脂等からなる蛇腹体で、その先端部は、上下方向に回動するアーム１９ｇによって、図６（ａ）のトラップ位置、図６（ｂ）のパージ位置のいずれかに位置決めされるようになっている。アーム１９ｇは、図示しないモータによって回動される。

ここにトラップ位置は、排水待機中の位置であって、このとき水道水は、上方に向いたターントラップ１９ｂの先端部の水準までボウル部１ｂに溜められて、下水口１９ｅを遮断する。一方、パージ位置は、排水時の位置であって、このときボウル部１ｂに溜まっている汚水は、下方を向いたターントラップ１９ｂを通じて下水口１９ｅに排出される。

注水機構１９ｃは水道管の蛇口に連結される電磁弁等で構成されており、制御部１７の制御に基づいて動作する。例えば注水機構１９ｃの閉弁のタイミングはターントラップ１９ｂの作動タイミングに連携している。注水機構１９ｃから放たれた水道水は、図中の矢印の経路でボウル部１ｂに注がれる。

商用電源の停電中でも、電池３を装着した状態で、停電スイッチ２１を操作すれば、ターントラップ１９ｂを含む排水機構１９ａと、注水機構１９ｃは作動する。しかしながら、シャワーや便座ヒータ等の付加的な機能は、電池３の消耗を抑えるために作動しないようになっている。なお停電スイッチ２１として、レバー２１ａを用いてもよい。

便器装置１Ａの利用形態としては、便器装置１Ａの使用前、使用中、ターントラップ１９ｂはトラップ位置であり、ボウル部１ｂには水道水が溜められている。便器装置１Ａの使用後、レバー操作によってボウル部１ｂを洗浄するため、注水機構１９ｃから水道水が注水される。同時に、ターントラップ１９ｂは一端パージ位置とされ、ボウル部１ｂに溜まっている汚水が下水口１９ｅを通じて排出される。所定時間が経過するとターントラップ１９ｂはトラップ位置に戻されるが、水道水の注水はその後しばらく継続され、水道水がボウル部１ｂに再び溜められる。

１ 電気機器
１Ａ 便器装置
１１ 直流電源回路
１２ 電池装着部
１３ 給電路
１５ 電池検知部
１５ａ 検知スイッチ
１６ 電池警告部
１７ 電源復帰判断部
１９ａ 排水機構
１９ｂ ターントラップ
２１ 停電スイッチ
３ 電源電池

Claims (5)

1. 商用電源に接続される直流電源回路と、電源電池の電池装着部とを備えた電気機器において、
   前記電池装着部に装着された電源電池を検知する電池検知部と、
   人感センサと、
   商用電源の停電復帰後に、電源電池が前記電池装着部に装着されたままであれば、前記人感センサが人体を検知したときに電源電池の取り外しを促す警告を出力する電池警告部とを備えたことを特徴とする電気機器。
2. 請求項１において、
   停電中に操作されて電源電池の給電路を接続する停電スイッチと、
   前記給電路を自動的に遮断する給電路制御部とを更に備え、
   前記電池検知部は、前記電池装着部に装着された電源電池を物理的に検知する検知スイッチで構成されることを特徴とする電気機器。
3. 請求項１において、
   停電中に操作されて電源電池の給電路を接続にする停電スイッチと、
   前記給電路を自動的に接続及び遮断する給電路制御部とを更に備え、
   前記電池検知部は、前記給電路を接続状態として電池電圧を検知する構成とされることを特徴とする電気機器。
4. 請求項２又は３において、
   該電気機器の起動時から所定時間が経過したときに、商用電源の停電復帰を判断する電源復帰判断部を更に備えた電気機器。
5. 請求項２−４のいずれか１項において、
   該電気機器は、便器装置であり、前記停電スイッチが操作されると、排水機構を構成するターントラップが作動することを特徴とする電気機器。
   

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